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Des scientifiques observent une conductivité report des ions hydrure en utilisant du trihydrure de lanthane modifié


Les combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel ne peuvent pas durer éternellement. Par conséquent, réduire progressivement notre dépendance aux énergies fossiles semble essentiel. Alors que les sources d'énergie alternatives telles que l'énergie solaire ou marémotrice peuvent combler le vide dans une certaine mesure, elles s'accompagnent de certaines limites pratiques. Par exemple, l'utilisation de l'énergie solaire nécessite l'utilisation de panneaux solaires de grande surface, ce qui en fait une alternative énergétique relativement coûteuse.

Dans un passé récent, les scientifiques ont exploré de multiples possibilités pour tenter d'exploiter l'énergie de diverses autres resources. Un tel exemple comprend l'utilisation de systèmes énergétiques à base d'hydrogène. À cet égard, l'hydrure de lanthane, un composé d'hydrogène et de l'élément métallique lanthane, a attiré beaucoup d'attention. En raison de ses propriétés matérielles uniques, l'hydrure de lanthane permet une conductivité supérieure des ions hydrure (H-) dans certaines conditions, ce qui est la issue préalable au fonctionnement efficace des réacteurs chimiques et des systèmes de stockage d'énergie. Cependant, la plupart des conducteurs H- présentent une faible conductivité H- à température ambiante, ce qui limite leur application.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) ont mis au point une innovation technologique qui peut être utilisée pour surmonter cette limitation et concevoir la prochaine génération de vecteurs énergétiques. L'équipe de recherche, dirigée par le professeur Hideo Hosono, auteur principal de l'étude et professeur honoraire, Tokyo Tech, a préparé et caractérisé avec succès un hydrure de lanthane riche en hydrogène, avec la formule chimique "LaH3−2xOx", qui montre un H- conductivité supérieure de trois ordres de grandeur par rapport au meilleur conducteur disponible. Leur astuce consistait à contrôler la concentration d'oxygène dans LaH3−2xOx.

Les chercheurs ont utilisé un processus en deux étapes pour préparer LaH3−2xOx. La pastille de LaH3-2xOx à haute densité préparée à l'aide de la première étape de synthèse à haute pression présentait une grande quantité de carence en hydrogène. Ensuite, les chercheurs ont exposé ces pastilles à une atmosphère d'hydrogène gazeux à une température élevée (400 ° C) pendant une durée prolongée (10 heures) pour combler le vide d'hydrogène. Il en est résulté la development de "LaH2.8O0.1", un nouveau matériau présentant une conductivité ionique élevée même à température ambiante.

Élaborant le notion derrière leur recherche, qui est sur le position d'être publié dans le Journal de l'American Chemical Culture, le professeur Hosono déclare : « Notre étude a été motivée par l'idée que la minimisation de la quantité d'O2 substitué utilisée pour supprimer la conduction électronique dans LaH3−y devrait idéalement permettre une conduction rapide de H− dans LaH3−2xOx à température ambiante."

Fait intéressant, le LaH3-2xOx riche en hydrogène présentait également une faible barrière d'activation - un obstacle énergétique qu'il doit surmonter pour fonctionner avec succès comme un conducteur ionique efficace. En termes de mesure réelle, cette faible barrière d'activation se situait entre, 3 et, 4 eV. De as well as, la faible barrière d'activation a été confirmée de manière indépendante à l'aide de simulations informatisées. Les simulations ont également montré que les ions H- éloignés des ions O2− étaient très mobiles et certains d'entre eux parcouraient de longues distances en s'assommant, suggérant la présence de fortes interactions coulombiennes répulsives idéales pour une conduction H- rapide.

Il semble que le professeur Hosono ait de bonnes raisons d'observer avec optimisme  : "Le LaH3−2xOx riche en hydrogène est un candidat prometteur pour les transporteurs d'hydrogène de nouvelle génération et peut promouvoir le remplacement des combustibles fossiles  ! "